放射光を利用した単結晶トンネル障壁を持つトンネル磁気抵抗多層膜界面の電子状態の研究
現在、産総研・アネルバで作製したMgOの単結晶障壁を持つトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）は室温で271％という高い磁気抵抗比を示し、高性能の磁気ヘッドやＭＲＡＭとよばれる新しいメモリーの素材として注目を集めている。この大きなＴＭＲ発現には素子の強磁性体電極と絶縁体層の界面の状態が重要な鍵を握る。我々は産総研のスピントロニクスグループ、高エネ研、阪大との共同研究によりＡｌ２Ｏ３層やＭｇＯ層に接したＣｏやＦｅ１層およびウエッジ層の電子状態を高エネ研にて放射光でＸＡＳやＸＭＣＤを測定することにより調べている。放射光では磁性原子の内殻からの吸収を選択的に十分な強度で見ることができるので、ＣｏやＦｅ１層の電子状態が観測され、解析により、スピンおよび軌道磁気モーメントの値が得られる。
ランダムにフラストレーションが分布している系のスローダイナミクス
正負の交換相互作用が競合するようなスピン系では、低温でフラストレーションと呼ばれる現象がおき、ランダムな方向に各スピンが向いて凍結する。このような物質をスピングラス（ＳＧ）と呼ばれ、多くの研究がなされてきた。これまで得られた自由エネルギーの多谷構造の概念、スローダイナミクス、エイジング現象などの概念は他のランダム磁性体や複雑系を研究する上でのプロトタイプとされるばかりでなく、脳のモデルや画像処理の方法に応用されてきている。さて、交換相互作用は強磁性的でも局所的な異方性が場所ごとに異なるようなランダム異方性を持つ磁性体（ＲＡＭ）においてもＳＧと似たような振る舞いが見られる。しかし、その磁気的性質はＳＧより多彩で独自の相を持つ新しいクラスに属する、とされている。現在は、典型的なランダム異方性を持つ磁性体である、希土類・Fe金属アモルファス合金をスパッタ法で作製し、その臨界現象について、ランダム異方性とＳＧの問題を関連させて研究している。現在は、特に緩和現象に重点を置く。最近、アモルファスNdFeやHoFeの交流帯磁率測定により低周波（数Hz）においてもその虚部分が実部分と同じオーダーの大きさを持つ長緩和現象を見出した。これは弱いランダム異方性を持つ磁性体がＳＧとくらべて３から４桁も長い緩和時間側にその分布が偏っていることを示している。また、ごく最近ではa−NdGdFeなどで交流帯磁率の巨大な交流磁場の振幅依存性を見出した。これはこの磁性体がＳＧと似た自由エネルギーの多谷構造を持つものの、その深さがＳＧより浅いからではないか、と考えている。また、この系のエイジング現象も観測した。
磁気多層膜・グラニュラー薄膜の磁気的・電気的性質の研究
最近、異なる物質や構造からなる層を交互に積み上げて人工的に作った薄膜（人工格子）の電気的、磁気的性質に興味がもたれている。例えば、非磁性層の上下の磁性層間には層の厚さで変化するような交換相互作用が働くとか、磁場によって大きく電気抵抗が変化する巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）が見られる、等の新しい磁気的な現象が発見されている。我々は分子線エピタクシー（ＭＢＥ）装置やマグネトロンスパッタ装置によりこのような多層膜を作製している。最近ではダイアモンドやＭｇＯ基板上にＣｕやＮｉ薄膜を成長させ、その磁気光学効果を観測した。また、磁性層をウェッジで作製し、その厚さによって量子井戸効果がどのように働くかを見た。また、磁気記録材料の関係でSmCoCu/Smなどの多層膜をアニーリングし、保磁力の大きな薄膜などを作製した。そのほか、ＦｅやＣｏとＡｇを同時に蒸着した薄膜において「逆磁気抵抗ヒステリシス」、「逆磁気ヒステリシス」などの現象を観測した。
有機磁性（準備中）
フラストレーション系（準備中）
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